Бағдарламалау тілдері

Жоғары деңгейдегі тілде бағдарлама құру,әрине,ыңғайлы. Мәтінді редакторда теріңіз,командаларды есепті шешу алгоритміне сәйкес жаздыңыз делік,бірақ бағдарламаның бастапқы мәтіні-әлі толық жарамды бағдарлама емес,бұл тек жұмысқа «қосуға» мүмкін емес арнайы  командалардың (бағдарламалау тілі операторларының) жиынтығы,өйткені оларды процессор орындай алмайды. Сондықтан бағдарламалаудың кез келген тілінде жазылған бағдарламаларды алдымен процессор тіліне аударады,яғни машиналық кодқа айналдырады. Бұл аударманы арнайы бағдарламалар-аудармашылар орындайды. Ағылшынның трансляция(translation) сөзі  аударма деген мағынаны білдіреді.Бағдарламаларды машиналық код тіліне аударатын бағдарламалар трансляторлар деп аталады. Транслятор- бұл бастапқы мәтіндерді автоматты түрде жұмыс істейтін бағдарламаларға  айналдыратын арнайы бағдарлама. Транслятордың екі түрі бар: компиляторлар  және интерпретаторлар.

Компилятор бастапқы кодты машиналық кодқа айналдырады.Нәтижесінде обьектілі модуль пайда болады. Ол машиналық кодта жазылған,бірақ ол әлі жұмыс істей алмайды,оған  бағдарлама қолданған стандартты процедураны қосу керек. Бұл процедуралар бағдарламалар тіліне қоса тіркелген кітапханалардан алынады. Процедураларды кітапханалардан таңдап алу және оларды обьектілі кодқа қосу операциясын арнайы бағдарлама- құрастырушы(байланыстар редакторы) орындайды. Содан кейін ғана жұмыс істейтін бағдарлама  пайда болады,оны жұмыс коды немесе атқарылушы код деп атайды.Компиляторлар бағдарламалаудың барлық танымал тілдері,соның ішінде Бейсик үшін де құрылған.

Интерпретаторлар-мәтінді алдын-ала емес бағдарламаның тікелей жұмысы барысында өңдейтін трансляторлар. Интерпретатор дегеніміз- бастапқы файлдан командаларды оқитын және процессор тіліне «жол-жөнекей» (тікелей  бағдарламаның жұмысы барысында) аударатын бағдарлама-делдал.

Бағдарламалау тілдерінің көпшілігі үшін (бәріне деуге болмас) компиляторлар да, интерпретаторлар да жасалған.Бағдарламалау тілінің стандартын қолданғанда интерпретатор басқаруымен бағдарламаның орындалу нәтижесі мен компилятордан жасалған атқарылушы файлды іске қосу нәтижесі толық сәйкес келеді.

Жоғары деңгейдегі бағдарламалау тілдерінің,деректер қоймасының басқару жүйесінің осы заманғы трансляторларлары-компиляторлар мен интерпретаторлардың бүкіл мүмкіндіктерін өзінде интегралдайды, ал бағдарламалау жүйелеріне  құрылып жатқан бағдарламаланың трансляциялары мен түзетулері бойынща түрлі сервистік утилиттерді қосады.

Бағдарламалау  жүйесінің дамуында қосалқы бағдарлама басты элемент болып табылады.Қосалқы бағдарламалар  аппараттарының пайда болу жүйелі және қолданбалы бағдарламаларды дайындау процесін жеңілдететті. Қосалқы бағдарламалар бағдарламада қолданылатын алгоритмдер-процедуралар мен функциялар кітапханаларын қалыптастыруға мүмкіндік берді. Бағдарламалар жүйесінде міндетті түрде стандартты(жүйеге кіріктіріл ген) қосалқы бағдарламалар кітапханасы қатысады. Мысалы,олардың қатарына тригонометриялық және т.б математикалық функцияларды есептейтін қосалқы бағдарламалар кіреді. 

Қазіргі кезде қосалқы бағдарламалардың қолданбалы және пайдаланушылар кітапханалары кең тарады. Олардың саны күн сайын кеңеюде. Осы заманғы тілдерде мысалы,пернелер тақтасымен,графикамен,т.б жұмыс істеуге арналған өзара байланысқан қосалқы бағдарламалардың арнайы   пакеттерін ұсынатын(Unit) модульдер кең тарады. Обьектілі-бағытталған бағдарламалаудың дамуы обьектілер мен (Object) деректердің обьектілі типті қосалқы бағдарламалардың кітапханаларын құруға мүмкіндік береді.Бұған  қосымшаның TurboVision түрі мысал бола алады.

Қазіргі бағдарламалар бағдарламалау жүйесіндегі бар кітапханалардан,модульдерден,обьектілерден түрлі қосалқы  бағдарламаларға сүйенетін(тікелей және жанама) командалар,операторлар және өрнектер жиынынан тұрады. Осыған байланысты бағдарламаның берілген мәтіні жады да машиналық кодқа аударылған нұсқасына қарағанда аз орын алады.

Көлемі жағынан орташа болып келетін бағдарламаларды(бірнеше мың жолды код) құрастырғанда құрылымды бағдарламалау қолданылады. Бағдарламаның құрылымы шығарылып жатқан есептің құрылымын көрсету керек, сонда бағдарлама мәтінінен есепті шығару алгоритмі түсінікті болады. Ол үшін қарапайым операторлар жеткіліксіз, алгоритмнің нақты құрылымын дәлірек көрсететін құралдар қажет. Сондықтан бағдарламалауға жаңа ұғым – ішкі бағдарламалар енгізілді.

Ішкі бағдарламалар.

Қандай да бір алгоритм бойынша жұмыс жасайтын және өзіне негізгі бағдарламаның кез келген бөлігінен қатысуға болатын бағдарламаның жекелеме бөлігін ішкі бағдарлама деп атайды. Ішкі бағдарламалар негізгі бағдарламының ішіндегі кіретін және шығатын орындары бар тұйықталған бөлігі болып табылады. Негізгі бағдарлама мен ішкі бағдарламадағы айнымалылар бір-біріне бағынышты емес.

Ішкі бағдарламаның екі түрі болады – процедуралар және функциялар. Олардың айырмашылығы: процедура белгілі бір операторлар тобын орындаса, функция осыған қоса қандай да бір нәтижені есептеп, оны негізгі бағдарламаға қайта жібереді. Бұл нәтиженің өзіне тән типі болады. Си++ бағдарламалау тілінде «процедура» деген ұғым жоқ, онда тек қана функция қолданылады. Егер функция ешбір нәтиже есептемесе, онда ол «ешқандай» (void) типін қайтарады.

Кез келген бағдарламада бірнеше процедура немесе функция қолданылуы мүмкін. Процедура мен функция сипаттау бөлігінде айнымалылар бөлігінен кейін жарияланады.

Бағдарламаның орындалуы негізгі бағдарламаның операторларынан басталады. Қажет жағдайда ішкі бағдарлама шақырылып, оның операторлары орындалады. Содан соң басқару қайтадан негізгі бағдарламаға беріліп, бағдарламаның орындалуы жалғасады.

Ішкі бағдарлама негізгі бағдарлама сияқты құрылады, яғни бағдарлама атауынан, операторлар бөлігінен және аяқталуынан құрылады.

Параметрдің екі түрі болады: формальды және шын мәніндегі параметрлер.

Шын мәніндегі параметр деп процедураны шақырар кездегі негізгі бағдарламадағы параметрлерді айтамыз. Ал формальды параметрлер ішкі бағдарламаның атауынан кейін көрсетіледі.

Формальды параметрлер тізімінде айнымалылар аталып, олардың типтері көрсетіледі.

Ал формальды параметрлер ішкі бағдарламаның атауынан кейін көрсетіледі.

Формальды параметрлер тізімінде айнымалылар аталып, олардың типтері көрсетіледі. 

Формальды параметрлерді екіге бөлуге болады:

параметр-аргументтер, яғни процедура үшін кіретін мәліметтер;

параметр-нәтижелер, осы параметр-нәтижелер арқылы процедураның жұмысының нәтижесін негізгі бағдарламаға қайтарады.

Параметр-нәтижелер тізімдерінің алдында var сөзі жазылады. (Паскаль).

Процедуралар.

Процедура – белгілі ретпен іске асырылатын іс-әрекеттер жиыны, жалпы бағдарламаның бір бөлігі.

Модульдер және Процедуралар

Visual Basic тілінде  жоба   Windows- қолданбаны жасау жобаны жасаумен бірдей. Жоба( Проект-Project              ) – бұл Windows- қолданба (орындалатын exe-файл) деген сөз. Жобаны  компиляциялауға  жөнелтсек,бірнеше секундтан кейін  Windows- қолданба дайын болады.

Жоба дегеніміз -оның көмегімен кейбір есеп шығарылатын пішін мен программалық кодтың жиынтығы.  Ережеге сай бұл есеп пайдаланушымен бірге компьютерде орындалады. Компьютердің рөлі программаны мүлтіксіз орындау, ал  пайдаланушының рөлі қажетті мезетте компьютерге сандарды және  мәтіндерді енгізу,батырмаларды басу,пішіндегі батырмаларды тышқанмен шерту.

Егер  есеп күрделі болса. онда оның шешімін оңайлату үшін бұл есепті өте қарапайым бөліктерге бөлу ыңғайлы. Бұл бөліктер  модульдер деп аталады.

Мұндай бөліктерді  кейде бағыныңқы есептер деп те атайды.

Дербес жағдайда,жеке файлда бір пішін туралы ақпарат сақталады. Мұндай файл пішін модулі деп аталады. Пішіннің модулі файлының кеңейтілуі . frm    болады. Пішін  модуліне пішіннің өзі туралы  мәліметтер,пішіндегі обьектілердің  сипаттамалары және осы обьектілердің қасиеттерінің мәндері енеді. Бұдан басқа пішін модулінде пішінге және  ондағы обьектіге қатысты программалық  код болады.

Модульдердің басқа түрлері де бар. Олардың ішінен біз стандартты, яғни  әмбебап модульмен танысамыз. Мұндай модульде бір емес,бірнеше пішінде немесе тіптен бірнеше жобаларда қолданылатын программалық кодтар және  файлдарының кеңейтілуі .Bas болады.

Модульге жеке файлда сақталатын,программалық кодтың бөлігі деген анықтама беруге болады.

Функциялар.

Функция – басқа мәліметтер алу үшін анықталған мәліметтерге қолданылатын компьютердің іс-әрекеті. Функцияның ерекшелігі – оның орындалуы барысында бір ғана нәтиже шығады, ал кіру параметрлері бірнешеу болуы мүмкін. Нәтиже функция атауымен белгіленіп, негізгі бағдарламаға беріледі.

Төменгі деңгейлі бағдарламалау тілдері. Ассемблер тілі.

Қандай да нақты жазылған қолданушы программалары басқа тілге түрлендіретін программаларды транслятор деп атайды. Трансляторларды екі топқа бөлуге болады. Егер кіруші тіл сандық машиналық тілдің символикалық репрезентациясы болса, ондаоны ассемблер, ал кіруші тіл ассемблер тілі деп аталады. Егер кіруші тіл жоғары деңгейлі тіл болса, ал шығатын тіл не сандық машиналық тіл, не оның символикалық репрезентациясы, онда транслятор компилятор деп аталады.

Ассемблер тілі – ол әрбір жеткізуі бір машиналық командаға сәйкес болатын тіл. Ассемблер тілінің программасында машиналық командалар мен операторлардың арасында бірмәнді сәйкестік бар. Мұнда екілік және сегіздік аттар мен адрестердің орнына символдық белгілулер қолданылады.

Ассемблер тілінің басқа жоғары деңгейлі тілден айырмашылықтары:

ассемблер тілінің жеткізілуі мен машиналық командалардың арасындағы бірмәнді сәйкестік;

машиналардағы барлық объектілер мен командаларға қатынау;

бір тектес компьютерлердегі жұмыс.

Ассемблер тілін қолданудың екі негізгі ерекшеліктері бар: жоғары өнімділігі мен машинаға қатынау. Көбіне программада барлық кодтың азғантай пайызы программаның орындалу уақытының көбірек пайызына жауап береді. Мысалы, программаның 10% оның орындалу уақытының 90%-на жауапты. Бұл программаның 10% оны ассемблер тіліне жазып алуды жүзеге асырады. Бұл процессті реттеу(tuning) деп аталады. Ассемблердегі программа көлемі бойынша соншалықты кіші және орындалу жылдамдығы бойынша соншалықты тез болуы мүмкін.

Ассемблер тілі мен жоғары деңгейлер тіліндегі программалық салыстырулар (реттеушімен және реттеушісіз)

Программаны жазуға кеткен адам жылының саны Секундына

программаның

орындалуы

Ассемблер тілі 50 33

Жоғары деңгейдегі тіл 10 100

Икемдеуге дейінгі аралас

10 % сынаулы 1 90

90 % қалғаны 9 10

Барлығы 10 100

Икемдеуден кейінгі аралас

10 % сынаулы 6 30

90 % қалғаны 9 10

Кейбір процедураларға ассемблер жасай алатындай аппараттық қамтамасыз етуге толық қатынау қажет. Бұл категорияларға операциялық жүйедегі үзіліс өңдеушілері мен үзілістер, сол секілді реттелген жүйелердегі құрылғылардың тексерушілері келіп түседі.

Ассемблер тілінде оператор құрылымы машиналық командаға сәйкес құрылымды білдіреді. Әр түрлі машиналар мен әр түрлі деңгейлердегі ассемблер тілі бір-бірімен ұқсас. Intel компьютерлеріндегі Microsoft MASM, SPARC процестеріне Sun ассемблерге мысал бола алады.

Ассемблер тілінің жеткізілуі төртке бөлінеді. Олар: белгі, операция, операнд және комментарий алаңдарынан тұрады. Белгілер жады адресіне арналған символикалық аттармен қамтамасыз ету үін қолданылады. Олар командаларға өту және деректі сөздердің сақтайтын жерге символдың аттары бойынша қатынау мүмкіндігін алу қажет.

Егер жекізу машиналық командаың символикалық репрезентациясы, не бұл кодтың символикалық аббревиатурасы, не ассемблердің өзне арналғанкомандасы болып табылса, онда операция коды алаңында жатады.

Операндтардың алаңдары машиналық командалар үшін операндтар болып табылатын адрестер мен регистрлерді анықтайды. Регистрлер. тұрақтылар, жады ұяшықтары және т. б. операндар болуы мүмкін.

Комментарий алаңында программа әрекетінің түсіндірмесі келтіріледі. Бұл комментарийлерсіз ассемблердегі программаларды түсіну өте қиын.

. Жоғары деңгейлі бағдарламалау тілдері.

Фортран.

IBM фирмасы жасап шығарған Фортран бағдарламалау тілі ең алғашқы және сәтті компилятор болып табылады. Профессор Дж. Букс пен американдық мамандардың бір тобы  бұл тілді алғаш  рет 1954 жылы жария етті. Толық түрінде FORmulae TRANslation – формулаларды түрлендіру.

Фортран тілінің көпке шейін сақталуының себебі Фортран тілінің өзінің және оған арналған трансляторлардың қарапайым құрылымы болып табылады. Фортран тіліндегі бағдарлама белгілі бір стандарттар бойынша құрастырылады, операторлар тізбегі қатаң ретпен жазылады. Фортран тілінде жазылған бағдарлама бір немесе бірнеше сегменттердің жиынтығы болып табылады. Бүтін бағдарламаның жұмысын басқаратын сегмент негізгі бағдарлама деп аталады.

Фортран тілі ғылыми және инженерлік-техникалық салаларда қолдану үшін ойлап табылған. Алайда бұл тілде тармақталған логикалық есептер, экономикалық есептер және де әсіресе безендіру есептері(кестелерді, сілтемелерді, ақпартізімдерді құрастыру және т. б.) оңай сипатталады.

1958 жылы Фортран тілінің модификациясы – Фортран ІІ пайда болды. Араға бірнеше жыл салғаннан кейін 1962 жылы Фортран ІҮ, қазіргі кезде жиі қолданылатын тілдердің бірі, пайда болды. 1966 жылы Фортран тілінің екі жаңа стандарты шықты: Фортран және базисті Фортран (Basic FORTRAN).

Кобол.

Кобол бағдарламалау тілі 60-жылдарда жасалған, ол экономикалық салада бизнес-есептерді шығаруда қолданылады. Оның ерекшедігі «көпсөзділігінде» болып табылады – оның операторлары кәдімгідей ағылшын фразаларына ұқсайды. Кобол тілінде сан алуан сыртқы тасымалдағыштарда сақталатын өте ауқымды ақпараттармен жұмыс жасау үшін қуатты құралдар жасалған. Бұл бағдарламалау тілінде қазіргі таңда көп қолданылатын қосымшалар жазылған.

Алгол.

Алгол – 1960 жылы шығарылған компиляторланатын тіл. Негізінен, алгол тілі фортран бағдарламалау тілінің орнына қолданылу үшін жасалынған болатын, алайда оның құрылымы өте ауқымды болғандықтан, бұл бағдарламалау тілі кең тараған жоқ. 1968 жылы Алгол 68 версиясы пайда болды. Бұл версия өзінің мүмкіндері жағынан қазіргі кездегі көптеген бағдарламалау тілдерінен басым болып табылады, алайда сол заманда жетілдірілген компьютерлер болмауы салдарынан бұл тілге сәйкес тиімді компиляторлар жасап шығару мүмкін болған жоқ еді.